4. Электрическое поле
Электрическое поле неотделимо от заряда, существует вместе с ним и окружает его. Под действием сил электрического поля происходит взаимодействие зарядов – их взаимное притяжение или отталкивание.
Электрическое поле возникает вокруг заряда в любой среде и даже в вакууме.
Если в электрическое поле поместить пробный положительный заряд, то силы этого поля окажут на него воздействие, стремясь переместить его в определенном направлении. Линия, по которой будет перемещаться пробный положительный заряд под действием сил электрического поля, называется силовой линией. Электрическое поле изображается при помощи силовых линий
5. Потенциал
Основными величинами, характеризующими каждую точку электрического поля, являются потенциал и напряженность поля.
При внесении электрического заряда в электрическое поле приходится затрачивать определенную работу на преодоление сил этого поля. Потенциал данной точки электрического поля численно равен работе, затрачиваемой на внесение заряда в один кулон из бесконечности в эту точку поля. Эта работа равна потенциальной энергии, которой обладает заряд в один кулон в рассматриваемой точке поля:
φ=A/q
С другой стороны, работа сил электрического поля определяется произведением силы на путь
A=F·S , где
F - сила, Н
S – путь, м
A – работа, Н·м
q – количество электричества, К
Подставив эти величины в формулу потенциала (φ), получим:
[φ]=(ньютон*метр)/кулон. Поскольку 1Н*1м=1Дж, то [φ]=Дж/К. Единица Дж/К называется вольтом (В). Следовательно, потенциал измеряется в вольтах.
Пример. Определить потенциал точки электрического поля, в которую из бесконечности внесен заряд q=3*10-6 к, если при этом силами поля совершена работа А=6*10-6 дж
φ= A/q=2 В
В электрическом поле положительного заряда потенциал любой точки положителен, а в поле отрицательного заряда – отрицателен.
Условно принято считать, что потенциал земли равен нулю. И обычно потенциал различных точек электрического поля сравнивают с потенциалом земли. Это значит, что потенциал проводника, электрически соединенного с землей, равен нулю.
При перемещении заряда в пределах электрического поля из точки А в точку Б, потенциалы которых соответственно равны φА и φБ, силами поля совершается работа
А= q·(φА-φБ)= q·UАБ
Разность потенциалов принято (φА-φБ) называть напряжением, обозначать буквой U и измерять в вольтах.
6. Напряженность поля
Электрическое поле в каждой своей точке характеризуется напряженностью. Чем больше сила F, с которой электрическое поле действует на заряд q, внесенный в его пределы, тем больше напряженность поля. Следовательно, напряженность поля в данной точке
E=F/q
где F – сила действия электрического поля на заряд, Н;
q – величина электрического заряда, К.
Известно, что работа сил электрического поля равна произведению силы на путь
А=FS
Из этого выражения следует, что сила
[F]=[A]/[S]=Дж/м
Следовательно, напряженность поля
[E]=Дж/(м*К)=В/м